李小沛　趙立斌

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)也邁上了新的臺(tái)階。越來(lái)越多的新能源和可再生能源走進(jìn)了我國(guó)國(guó)民的日常生產(chǎn)生活。電力儲(chǔ)能技術(shù)作為建立智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，也取得了較大的發(fā)展。論文對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的電力儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);內(nèi)容;電力儲(chǔ)能技術(shù)

引言

我國(guó)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)都離不開能源的支持，尤其是在能源較為緊缺的當(dāng)今時(shí)代，發(fā)展可再生能源也逐漸成為我國(guó)能源發(fā)展的方向和目標(biāo)。各種新能源項(xiàng)目的持續(xù)增加，在一定程度上也對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下發(fā)展電力儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)成為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要戰(zhàn)略措施?；诖耍挛木湍茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、電力儲(chǔ)能技術(shù)的主要內(nèi)容和能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的電力儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

1儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀

廣義的儲(chǔ)能技術(shù)包括儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱、其他形式轉(zhuǎn)換（如電制氫）等，這里主要討論時(shí)間周期日以下、以充放電為目標(biāo)的電儲(chǔ)能技術(shù)。根據(jù)充放電能量轉(zhuǎn)換形式，大致可以分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能以及電磁儲(chǔ)能，物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等;電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池儲(chǔ)能、鋰離子電池、鉛炭電池、鈉硫電池、液流電池等;電磁儲(chǔ)能主要包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。從儲(chǔ)存能量的時(shí)間尺度和為電力系統(tǒng)提供支撐的功能來(lái)看，主要分能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能，功率型儲(chǔ)能特點(diǎn)是比功率高，主要用于瞬間高功率輸入、輸出場(chǎng)合，一般為中短期儲(chǔ)能，放電時(shí)間為秒級(jí)到分鐘級(jí)，典型的如飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能;能量型儲(chǔ)能特點(diǎn)是比能量高，主要用于高能量輸入、輸出場(chǎng)合，一般為中長(zhǎng)期儲(chǔ)能，放電時(shí)間達(dá)到小時(shí)至日級(jí)別，典型的如抽水蓄能、鋰離子電池、鉛炭電池等。從技術(shù)成熟度看，抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)最為可靠經(jīng)濟(jì)、容量最大、技術(shù)最完善、壽命最長(zhǎng)的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)100年，至2018年底，我國(guó)抽水蓄能占儲(chǔ)能裝機(jī)容量約96%，儲(chǔ)存能量的釋放時(shí)間可以從幾小時(shí)到數(shù)天，綜合效率75%左右，非常適合用于電力系統(tǒng)調(diào)峰和用作長(zhǎng)時(shí)間備用電源的場(chǎng)合。抽水蓄能的主要應(yīng)用問題是其建設(shè)對(duì)地理?xiàng)l件要求比較高，建設(shè)周期也較長(zhǎng)，單體容量較大，對(duì)于貼近于負(fù)荷中心的應(yīng)用建設(shè)場(chǎng)地越來(lái)越難以尋找。

2能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，能源互聯(lián)網(wǎng)是世界各國(guó)科研機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，因此，能源互聯(lián)網(wǎng)也被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)、歐盟等）致力于發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。雖然各國(guó)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知水平和發(fā)展角度有所不同，但發(fā)展的核心是實(shí)現(xiàn)能源技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效融合。分散傳統(tǒng)能源系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中的集中度，改變單一且只能由生產(chǎn)者控制的現(xiàn)狀，建立與消費(fèi)者互動(dòng)的能源系統(tǒng)，增加可再生能源在能源系統(tǒng)中的比重，最終實(shí)現(xiàn)多能源的有效互聯(lián)和高效利用。近年來(lái)，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展和進(jìn)步，信息技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

3電力儲(chǔ)能技術(shù)的主要內(nèi)容

3.1儲(chǔ)熱技術(shù)

儲(chǔ)能技術(shù)主要包含顯熱儲(chǔ)能技術(shù)、潛熱儲(chǔ)能技術(shù)、化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)等。其中，顯熱儲(chǔ)能技術(shù)的技術(shù)原理是利用介質(zhì)溫度的持續(xù)上升來(lái)實(shí)現(xiàn)熱儲(chǔ)存的目的。潛熱儲(chǔ)能技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)講是相變儲(chǔ)能，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，是通過(guò)材料的相變來(lái)吸收者是釋放能量，最終形成“固—液”相變過(guò)程。潛熱儲(chǔ)能技術(shù)與顯熱儲(chǔ)能技術(shù)相比較，溫度變化較為穩(wěn)定，能源的密度也較大?；瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用原理是利用相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，與顯熱儲(chǔ)能技術(shù)以及潛熱儲(chǔ)能技術(shù)相比較，能量的密度是最高的，幾乎是顯熱儲(chǔ)能技術(shù)和潛熱儲(chǔ)能技術(shù)的10倍，但是化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也具有一定的缺陷，在儲(chǔ)熱材料的選擇上較為困難。儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值很高，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：第一，在太陽(yáng)能發(fā)電方面的應(yīng)用，技術(shù)人員通過(guò)應(yīng)用儲(chǔ)熱技術(shù)，可以緩解或者是解決太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中的間歇性問題，保證太陽(yáng)能發(fā)電的穩(wěn)定性;第二，在新能源發(fā)電方面的應(yīng)用，技術(shù)人員應(yīng)用儲(chǔ)熱技術(shù)可以彌補(bǔ)新能源發(fā)電過(guò)程中的不足，例如，解決消納問題、提高熱電機(jī)組的靈活性和調(diào)峰能力。

3.2電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車也是電力儲(chǔ)能技術(shù)的主要內(nèi)容之一，其按照動(dòng)力的來(lái)源可以分成FCEV和BEV兩種類型。其中，F(xiàn)CEV指的是將氫能和交通運(yùn)輸網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，而BEV指的則是電網(wǎng)和交通運(yùn)輸網(wǎng)的融合過(guò)程。目前，不管是FCEV還是BEV，都呈現(xiàn)出商業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)，在很大程度上也促進(jìn)了我國(guó)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電動(dòng)汽車的發(fā)展核心是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車和電網(wǎng)之間的交互發(fā)展，從而最大限度地降低電網(wǎng)的壓力。另外，電動(dòng)汽車從本質(zhì)上來(lái)講也屬于分布式儲(chǔ)能單元，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，可以幫助家庭能源進(jìn)行支配和管理，這也是電力儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

4能源互聯(lián)網(wǎng)中儲(chǔ)能的作用方式

4.1能量的時(shí)空轉(zhuǎn)移

能源系統(tǒng)的日益復(fù)雜使得系統(tǒng)能量平衡難度與日俱增。當(dāng)某些區(qū)域或某些能源網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)能量供應(yīng)大于能量需求時(shí)，將能量存儲(chǔ)待該區(qū)域出現(xiàn)能量短缺時(shí)再釋能，能量在存儲(chǔ)前和釋放后的形式相同，推遲了能量的作用時(shí)間，達(dá)到能量的時(shí)間轉(zhuǎn)移（特指能量存儲(chǔ)之后相對(duì)較長(zhǎng)一段時(shí)間的時(shí)間轉(zhuǎn)移）。除了時(shí)間轉(zhuǎn)移，能量的空間轉(zhuǎn)移也可以有效解決能量供需不平衡問題，將存儲(chǔ)的能量運(yùn)輸至其他區(qū)域或能源網(wǎng)絡(luò)釋放，能量在存儲(chǔ)前和釋放后可以是相同的能量形式也可以是不同的能量形式。

4.2量的快儲(chǔ)快釋

在能源互聯(lián)網(wǎng)中，新能源的大量接入會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生功率及頻率的波動(dòng)。儲(chǔ)能可以快速跟蹤系統(tǒng)波動(dòng)情況并及時(shí)吸收多余或補(bǔ)償短缺，平滑系統(tǒng)波動(dòng)，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。能量的快速存儲(chǔ)和快速釋放要求儲(chǔ)能系統(tǒng)具備快速啟停能力，響應(yīng)時(shí)間在s級(jí)到ms級(jí)，同時(shí)還需具備相應(yīng)的功率等級(jí)和容量等級(jí)。

4.3能量的保留備用

能源互聯(lián)網(wǎng)作為大型互聯(lián)系統(tǒng)，難免會(huì)有故障發(fā)生。當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致能量短缺時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)作為備用電源，可快速響應(yīng)，并根據(jù)情況調(diào)整輸出功率，補(bǔ)償系統(tǒng)緊缺能量。儲(chǔ)能作為備用系統(tǒng)需要有快速響應(yīng)能力，儲(chǔ)能容量要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景總功率等級(jí)來(lái)配置相應(yīng)容量。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還需具備能長(zhǎng)時(shí)間或較長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)能量的能力，以保證故障發(fā)生時(shí)能夠平穩(wěn)供電至系統(tǒng)恢復(fù)。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，電力儲(chǔ)能技術(shù)包含儲(chǔ)熱技術(shù)、電動(dòng)汽車、電化學(xué)儲(chǔ)能等內(nèi)容，在發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)意義重大。另外，隨著電力儲(chǔ)能技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，在很大程度上也完善了我國(guó)傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)體系，挖掘出了更多的新能源和可再生能源，為我國(guó)國(guó)民的生活提供了便利。因此，電力儲(chǔ)能技術(shù)在我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建方面還有著很大的發(fā)展空間。

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